Sesión 5: Diseño de Cámaras y Pilares Aplicación Azucena Delgado.

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1 Sesión 5: Diseño de Cámaras y Pilares Aplicación Azucena Delgado

2 PROCESO DE PERFORACIÓN Productividad

3 Diseño de Perforación en Mina Subterránea – Relleno Ascendente

4 Diseño de Perforación en Mina Subterránea – Cámaras y Pilares

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6 Relaciones basicas – Rendimiento de Equipo de Perforacion Ratio de perforación: llamado también velocidad de perforación la cual esta en relación de la dureza del macizo rocoso el cual disminuye a mayor resistencia a la compresión de este, sus unidades están en distancia y tiempo (metros/h, pies/h) Disponibilidad mecánica: Este factor se porcentual se aplica para todo equipo de producción y es el porcentaje que relaciona el uso del tiempo efectivo, descontado sus paradas por mantenimiento ya sea programado o repentino %Disp Mecanica: ∑demoras por mantenimiento/tiempo total Uso de lo disponible, este factor porcentual representa el tiempo efectivo sin considerar todas la demoras operativas las cuales están descritas como: Refrigerio Cambio de turno Charlas %Uso de lo Disponible: ∑demoras operacionales/tiempo total

7 Ejercicios Estimar el tiempo que requiere una Perforadora Simba E210, de un brazo para perforar dos tajeo, considerando el diseño adjunto; si su velocidad de penetración para esta roca es de 16 metros/hora, su disponibilidad física es de 80% y uso de lo disponible es de 75% El Angulo de Inclinación para los taladros de Alzas es de 10 o y arrastres es de 15 o 4 m.

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9 Ejercicios Estimar el tiempo que requiere una Perforadora Jumbo, de dos brazo para perforar el diseño adjunto; en dos tejeos si su velocidad de penetración para esta roca es de 14 metros/hora, (por brazo) su disponibilidad física es de 80% y uso de lo disponible es de 80% Determinar el Tm a disparar si la densidad es de 2.60 g/cm3 6 m. Todos los taladros horizontales 12m.

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11 PROCESO VOLADURA Consumos

12 Parámetros de diseño de Voladura Taco: material Inerte (detritos del taladro o material chancado) que sirve como retención, de la energía del taladro siempre es usado en la minería superficial, en la subterránea es opcional. Diámetro de taladro: medida del ancho del hoyo de perforación este usualmente esta dado por pulgadas, se da en diámetros pequeños en minería subterránea (1 ½” a 4”) y diámetros mayores en la superficial. Detonador: fulminante utilizado para iniciar el cebo, en base de azida de plomo. Explosivo: Agente químico, su composición depende del requerimiento del terreno, para el diseño se considera inicialmente la densidad. Cebo: explosivo iniciador de la columna explosiva esta fabricado a base de pentolita.

13 Parámetros de diseño de Voladura

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15 Formulas a utilizar Tonelaje del taladro (minería superficial): TM = B*E*H* δr Donde: TM: tonelaje del taladro δr: densidad de la roca B: burden del taladro (m.) E: Espaciamiento del taladro (m.) H: Altura del banco de minado (m.) Calculo de Cantidad de Explosivo a Granel : Q= ∏*r 2 *L* δexp 10 Donde: Q: Cantidad de Explosivos en Kg. r: es el radio del diámetro del taladro (d/2) (cm) L: Longitud de carga δexp: densidad del explosivo

16 Ejercicios / Subterránea Se requiere disparar un frente de tajeo, para una mina subterránea polimetálica considerando: El diseño de perforación se basa en el croquis adjunto el cual se tienen: Ancho de la galeria : 7m Alto de galeria : 12m δr: 2.6 g/cm3 Diámetro de taladro de 3 1/2” El taladro del medio no se carga. Profundidad de avance, longitud de taladro: 5m. Para el carguío del taladro, se utilizara: Anfo (explosivo a granel), con una densidad de 0.78 g/cm3 Longitud de carga: 3.5 m. Calcular la cantidad de explosivo por taladro, y para todo el tajo

17 Solución Base de cálculos Ancho de galería Alto de galería Avance del frente Densidad Tonelaje del frente # de Taladros Perforados Diámetro de taladro Densidad de Explosivos Longitud de Explosivos Cantidad de Explosivos Factor de Carga

18 Ejercicios Perforación y Voladura En una mina subterránea se requiere perforar 580 metros para los requerimientos de perforación por guardia (guardia de 8 horas), considerar los siguientes parámetros: Disponibilidad mecánica: 75% Uso de los disponible: 70% Velocidad de penetración promedio: 14 m/h Determinar cuantos equipos de perforación se requieren,

19 Solución ParámetrosDatosFormulaResultado Horas al día Horas por Turno Disponibilidad Física Uso de lo Disponible Velocidad de Penetración Requerimiento de Producción Producción por Equipo #de Equipos

20 Ejercicios Perforación y Voladura En la tabla adjunta se describen las demoras operativas que se tiene en los equipos de perforación de una mina subterránea por guardia, calcular el tiempo efectivo y sus factores de disponibilidad de una perforadora simba de tres brazos, para que perfore 182 taladros de 6 metros de profundidad en una guardia, si la velocidad de perforación por brazo es de 12 m/hora. Guardia de 12 horas Demoras OperativasDemoras por mantenimiento Cambio de Turno25 minInspección de Equipo15 min Check List10 minParadas no programadas1.5 h Refrigerio1 hParadas programadas1 h Implementación de equipos45 minServicio de engrase25 min

21 Solución ParámetrosDatosFormulaResultado Horas al día Horas por Turno Disponibilidad Física Uso de lo Disponible Velocidad de Penetración Requerimiento de Producción Producción por Equipo #de Equipos

22 EJERCICIOS DE RENDIMIENTO DE EQUIPOS DE CARGUIO DE ACARREO Productividad

23 Minería Subterránea - Problemas PROBLEMA 1 Calcular la producción diaria de un pique de levante que cuenta con un sistema de izaje por medio de roldanas para levantar las cajas de mineral, considerando los siguientes factores: Horas efectivas por guardia: 7.2 h. (guardia jornada laboral) Guardia por día: 3 Capacidad de la caja: 12 TM Tiempo del ciclo (por viaje): 85 segundos.

24 Minería Subterránea - Problemas Solución Problema 1: Calcular tiempo efectivo por día: Horas efectivas por guardia * # de guardias por dia 7.2 h * 3 = 21.6 h; en segundos 77,760 s. Calcular # de viajes (ciclos) por día: Tiempo efectivo por día / Tiempo del ciclo 77,760 / 85 = 914.82 viajes Calcular Producción diaria Capacidad viaje (TM) * # de viajes 12 TM * 914.82 = 10977.88 TM (respuesta al problema)

25 Minería Subterránea - Problemas PROBLEMA 2 En una mina de carbón con un método de explotación cámaras y pilares, es trabajada en forma mecanizada bajo las siguientes condiciones: Dimensiones de la cámara: 1.8 m. * 6.0 m. Avance por corte: 3m ancho * 12 m de avance Factor de tonelaje: 0.75 m 3 /TM Producción requerida por guardia: 910 TM por equipo Tiempo efectivo por guardia: 6 horas 55 minutos Número de carros por corte: 2 Capacidad del carro: 5.61 TM Tiempos del ciclo: Tiempo de carguío: 0.6 minutos Tiempo de cambio: 0.4 minutos Tiempo de traslado ida y vuelta: 3.0 minutos Tiempo de descarga: 0.4 minutos Calcular: Cuantos cortes se debe hacer por guardia Calcular la capacidad requerida en un minado continuo en un radio de TM/min, para alcanzar por guardia la meta de producción.

26 Solución Problema 2

27 Minería Subterránea - Problemas Solución Problema 2 Calculo del Volumen V= alto * ancho * profundidad V=3m. * 1.8m. * 12m. V= 64.8 m 3 Calculo de la masa Volumen / factor de TM 64.8 m 3 / 0.75 m 3 /TM = 86.4 TM por corte Calculo de # de cortes para cumplir meta Meta TM / TM de corte 910 TM/ 86.4 TM = 10.53  11 cortes respuesta A

28 Minería Subterránea - Problemas Solución Problema 2 Calculo de Horas efectivas minutos 6 h 55 min  6.92  415.2 minutos Calculo del ciclo Total: (0.6 + 0.4 +3+ 0.4) = 4.4 min. Calculo del numero de viajes por turno 415.2 min / 4.4 = 94.36  94 viajes Producción máxima 94 * 5.61 * 2 = 1,054.68TM (cumple la meta ) Calculo de ratio de producción (TM/ min) 1,058.68 / 415.2 = 2.54 TM/min respuesta b

29 Conclusiones del Plan de Minado (Producción) Requerimientos de Producción Producción RequeridaTM ( diaria, mensual o anua) Numero de Frentes Minados Frentes minados, considerando todos los procesos perforación, voladura, carguío y acarreo PerforaciónProducción en metros Numero de Equipos Rendimiento en Metros/hora Disponibilidad Mecánica Uso de lo Disponible Costos por metro VoladuraConsumo de Explosivos Costos de Insumos Costo por tonelada

30 Conclusiones del Plan de Minado (Producción) Requerimientos de Producción CarguíoProducción en toneladas Numero de Equipos Rendimiento en TM/hora Disponibilidad Mecánica Uso de lo Disponible Costos $/TM AcarreoProducción en toneladas Numero de Equipos Rendimiento en TM/hora Disponibilidad Mecánica Uso de lo Disponible Costos $/TM

31 Practica 2 Sostenimiento de Pilares

32 Practica 2 - Enunciado Realizar el Diseño y el Plan de Minado de Producción Semanal, para el siguiente manto mineralizado. El manto se encuentra a una profundidad de 180 metros. El manto tiene una potencia de 5 metros con 48 metros de largo y 180 metros de ancho. Determinar Las dimensiones de los pilares los cuales deben cumplir un FS superior a 1.6 considerando como mínimo 6 metros de frente y 6 metros de avance. Se realizo el pique de exploración en donde se obtiene la siguiente información Ítem Roca CajaRoca Mineral Peso ESpecífico(KN/m3)2230 UCS Resistencia a la Compresion (Mpa)120186 Resistencia a la tracción Mpa57 Cohesión Mpa1220 Angulo de Fricción3742 RocaGneisBrecha Turmalina GSI6070 E3250

33 Practica 2 - Información El Pique llega al medio del manto La producción diaria es de 1600 TM de Mineral, se trabaja en 2 turnos por día de 12 horas, los siete días de la semana Las demoras por cambio de turno y refrigerio son alrededor de 1.15 horas Considera la siguiente información para los cálculos de equipos: EquipoDisponibilidad FísicaDemoras Operacionales Perforadoras de dos brazos 92%0.7 horas por turno Diámetro de Perforación1.5 pulg. Velocidad de penetración 15 m/hora

34 Practica 2 - Información Considera la siguiente información para los cálculos de equipos acarreo:, se considera el punto de descarga hacia los shutes de descarga hacia el sur EquipoDisponibilidad FísicaDemoras Operacionales Carro bajo perfil92%15 minutos Número de carros por corte: 2 Capacidad del carro:5.4 TM Tiempos del ciclo: Tiempo de carguío: Tiempo de cambio: Tiempo de traslado ida y vuelta: Tiempo de descarga: 0.6 minutos 0.4 minutos 3.0 minutos 0.4 minutos

35 Practica 2 - Información Considera la siguiente información para los cálculos de equipos carguío: Para voladura el explosivo a utilizar es anfo de 0.78 g/cm3, cebos de ¼ y detonadores electrónicos EquipoDisponibilidad FísicaDemoras Operacionales Mini cargador95%15 minutos Capacidad del cucharón:1.2 TM Tiempos del ciclo: Tiempo de carguío/cuchara: Tiempo de giro: 0.1 minutos 0.07 minutos

36 Practica 2 - Requerimientos Realizar el Diseño indicando dimensiones y secuencia de frentes de minado Calcular el requerimiento de equipos (perforadoras, volquetes de bajo perfil, mini cargadores) Realizar el programa de Minado para los procesos de perforación, carguío y acarreo, Indicando: Numero de equipos por frente de minado Producción por equipo, diario (metros perforadoras, o TM para carguío y acarreo) Cuantos frentes se disparan por día e Insumos Voladura Que margen de confiabilidad tiene su plan? Que estrategias utilizaría Ud para que se cumpla Se entrega en cuadros de Excel Los comentarios y justificaciones en excel